[轉貼] 逐漸消失的地球秘室

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地幔中的化學儲存庫找到了! 研究早期地球形成的科學家認為：這些遍尋不着的化學儲存庫可能就藏在核幔邊界上殘存的熔融岩漿堆中—正逐漸消失的地球秘室。

為了解釋洋島玄武岩與中洋脊玄武岩不同的化學性質，最早地球化學家提出兩者來自不同的岩漿庫，同時引發地球物理與化學界對地幔對流型態的爭論【註一】。法國科學家S. Labrosse與他的同事則從地球演化的觀點來看這個問題，他們認為這些遍尋不着的化學物質如鈾、釷與鉀等不相容元素可能就藏在核幔邊界上殘存的熔融岩漿堆中，這個研究結果已發表在Nature 期刊上。

當地球表面覆蓋熾熱熔融的岩漿海時，岩漿海中富含鐵的液滴因密度較大而往地核遷移，並且在地幔的底部累積。這個存在核幔邊界的岩漿海，最早可能有1000km厚。根據計算，在45億年前、地球剛形成不久，接近地核的地幔至少還有900km厚的部分是處於熔融狀態。

當地幔底部的岩漿海慢慢冷卻，結晶出的固體與留在熔融中的成分並不相同，鈾、釷等不相容元素較容易留在熔融之中。由於熔融的高含鐵成分、加上受到地幔對流的影響，現今殘存的熔融位在地幔的最底部、並被推擠成堆，地震波偵測到的ULVZ(ultralow-velocity zones，地震波超低速帶) 【註二】就是它們存在的證據。

這個研究在最近（2007年）的秋季美國地球物理年會引起熱烈的討論，未來還要經過後續研究的檢驗。在地震學研究、高壓礦物實驗與數值模式實驗、三個領域的合作下，使得科學家開始有能力涉足地球演化的問題，未來將逐步帶我們回顧地球的過去、展望地球的命運。

【註一】較詳細的說明請見：Sciscape新聞：地函過渡帶的濾水器

【註二】ULVZ(ultralow-velocity zones)位在核幔邊界(CMB，core mantle boundary)上、當震波穿過時，波速很慢的區域。它的厚度從5到40km不等，形狀很像是直接堆在CMB的小山丘群。由於波速明顯減慢(P波下降5~10%、S波下降10~30%)，再加上S波波速下降的幅度大約是P波的3倍，因此一般推測這個區域的物質很可能是處於部份熔融的狀態，再加上它穩穩坐落在CMB上，其組成的密度可能比周圍的下地幔物質還要大。究竟如何產生ULVZ？密度大的物質(一般相信是鐵)來自何方？目前仍沒有共識。